具有平衡电流的多相换流器制造技术

本发明专利技术涉及一种具有平衡电流的多相换流器，其中具体公开了一种用于具有输出电压的多相ＤＣ／ＤＣ换流器的控制电路，该控制电路包括：响应代表多个通道的通道电流的多个通道电流信号的换算电路，该换算电路换算多个通道电流信号的值的总和以产生一个或多个换算信号；至少响应输出电压和参考信号的误差放大器，该误差放大器提供一个输出，该输出至少包括公用误差信号；和多个脉冲宽度调制电路，每一个都响应公用误差信号、代表平均通道电流的一个或多个信号、多个通道电流信号中的一个、和第二参考信号，以产生多个脉冲宽度调制信号来控制多相ＤＣ／ＤＣ换流器的多个通道。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一般地说本专利技术涉及一种平衡多相DC/DC换流器中的每个通道电流的装置和方法。
技术介绍
个人计算机以直流(DC)电源来调整它们的运行电压和电流。早期的个人计算机的电路以±5伏的电压运行，有几安培的电流。为了提高性能，将运行电压降低到±1.5到1.0伏的范围，而将电流升高到50安培或更大。应用几个电源提供50安培或更大电流比从单个电源中产生更经济。这就使许多电源制造商们生产一种具有两个或更多个的电流通道的多相换流器。虽然在多相系统中存在更多的部件，但是这些部件本身更小并且一般比在具有同等电流容量的单个换流器中必须使用的大功率部件更便宜。当多相换流器馈送相同的负载时，经常在通道之间存在电压失配。即使两个或更多个通道的输出电压具有轻微的差别，电流将主要从具有最高电压的通道中流出。一些换流器具有吸收以及提供输出电流的能力。在这些换流器中，电流可以从一个通道中流到另一个通道，而不受负载电流的影响。这就可能导致过量的电能损耗。此外，这种换流器馈电的负载必需限制在单个通道相加的满负载能力之下。如果不能分配负载电流，则每个换流器通道提供与平均相电压和换流器的纯电阻成比例的电流。平均相电压大致表示为VPH＝(VIN-VUP)·D-VLOW(1-D) 这里VIN是输入电压，VUP是在通过上部开关的电压降，VLOW是在通过下部开关的电压降，D是占空度。换流器的纯电阻包括电感器线圈电阻、任何微小电阻以及上部和下部电源开关的时分多路电阻之和。在多相换流器中，均衡地分配负载电流的能力取决于在每相或通道之间的部件和参数的匹配。电流分配对在通道之间的任何占空度失配尤其敏感。由于存在可能引起时序误差的固有部件失配，所以多相占空度的匹配很难达到。因此，任何通道都可能强制传输比它应该传输的负载电流比例份额多得多的电流。例如，在具有四个换流器通道的四相换流器中，一个通道必需传输40％的负载电流，而其它的每个通道必需传输20％，而不是每个通道都传输理想的25％。因此，每个通道必需具有至少传输预计输出电流的40％(或超过它的比例份额的15％以上)的能力。将四个通道中的每个通道都设计为能够传输预计输出电流的40％而不是预计输出电流的25％，这就要求应用加大型功率输出晶体管和无源部件，比如电感器和电阻器，以使每个通道能够安全地传输更高比例的负载电流。由于负载分布的变化，每个功率晶体管都必需比总的负载所需的功率晶体管更大。然而，如果负载能够更均匀地分布，则可以应用更小的晶体管以及更小的无源部件来实现与已有的加大型现有系统相同的负载电流能力。与更大的、功率更高的部件相比，更小的晶体管和无源部件更便宜并且更有效。
技术实现思路
因此，本专利技术提供一种多相换流器，这种换流器能够均衡地分配在每相或通道之间的负载电流，并且还提供一种多相换流器，这种换流器应用更小的晶体管和更小的无源部件来得到给定的负载电流能力，由此使得这种换流器的产销更便宜。本专利技术包括一种具有输出电压的多相DC/DC换流器，所述换流器包括多个换流器通道和控制电路，所述多个换流器通道中的每个通道都包括换流器通道输入和换流器通道输出，所述多个换流器通道中的每个通道都被构造成能够产生换流器通道电流并且能够根据电连接到每个所述换流器通道输入上的控制信号调节所述换流器通道电流，该控制电路的特征在于，产生误差信号的装置，所述误差信号表示所述输出电压与参考电压的比较，多个控制电路通道，所述多个控制电路通道中的每一个都与所述多个换流器通道中的每一个相对应，所述多个控制电路通道中的每一个通道都包括产生通道电流信号的装置，所述通道电流信号表示相应的换流器通道电流，产生差值通道电流信号的装置，所述差值通道电流信号表示所述通道电流信号与平均电流信号的比较，所述平均电流信号表示所述多个换流器通道的整体平均电流，产生差值误差信号的装置，所述差值误差信号表示所述误差信号与所述差值通道电流信号的比较，具有斜坡输入和控制输入的脉冲宽度调制器，所述控制输入电连接到所述差值误差信号上，所述脉冲宽度调制器能够产生所述控制信号，所述控制信号至少部分基于所述差值误差信号，所述控制信号电耦合到相应的所述换流器通道输入中，以及产生所述平均电流信号的装置。方便地，在本专利技术的一种形式中包括一种具有输出电压的多相DC/DC换流器，这种换流器包括多个换流器通道。每个换器通道都包括换流器通道输入和换流器通道输出。每个换流器通道都能够产生换流器通道电流并且能够根据电连接到每个换流器通道输入的控制信号调节所述换流器通道电流。一种控制电路产生表示换流器输出电压与参考电压相比较的误差信号。控制电路包括多个控制电路通道，每个控制电路通道都与一个换流器通道相对应。每个控制电路通道产生表示相应的换流器通道电流的通道电流信号和产生表示通道电流信号与平均电流信号相比较的差值通道电流信号。该平均电流信号表示换流器通道的整体平均电流。每个控制电路通道产生表示误差信号与差值通道电流信号相比较的差值误差信号。每个控制通道还包括具有斜坡输入和控制输入的脉冲宽度调制器。该控制输入电连接到差值误差信号上。脉冲宽度调制器基于差值误差信号产生控制信号。该控制信号电耦合到相应的换流器通道输入中。控制电路产生平均电流信号。本专利技术还包括一种平衡多个通道电流的方法，所述多个通道电流中的每个通道电流都在多相DC/DC换流器中的多个通道中的相应一个通道中流动，所述DC/DC换流器具有输出电压，所述方法的特征在于如下的步骤检测所述多个通道电流中的每个通道电流以确定多个通道电流信号，对所述多个通道电流信号进行平均由此确定平均通道电流信号，将所述多个通道电流信号中的每个电流信号与所述平均通道电流信号进行比较由此确定所述多个通道中的每个通道的相应差值通道电流信号，进一步将所述输出电压与参考电压相比较以确定误差信号，此外将每个所述差值通道电流信号与所述误差信号进行比较以确定所述多个通道中的每个通道的相应差值误差信号，至少部分基于相应的所述差值误差信号调整所述多个通道电流中的每个通道电流由此使所述多个通道电流中的每个通道电流彼此基本相等，又一步骤是使所述差值通道电流信号稳定并最佳化。附图说明现在结合参考附图通过实例的方式描述本专利技术，在附图中附图1所示为四相、四通道换流器的方块图；和附图2所示为在附图1中的四通道换流器系统的控制电路。具体实施例方式在几个视图中对应的参考标号表示对应的部件。本专利技术的多相换流器具有多个换流器通道以给负载提供电源。每个换流器通道都可以看作一个独立的换流器，并且由脉冲宽度调制(PWM)信号进行控制。这里所讨论的每个换流器通道都是补偿换流器或同步校正补偿换流器。这种换流器可以共享公共的输出电容。附图1所示为本专利技术的4-通道的多相换流器10的一个实施例。换流器10驱动负载12，并包括控制电路14。在负载12和控制电路14之间例如通过四个同步校正补偿通道或换流器通道18a、18b、18c和18d相互电连接。更具体地说，每个换流器通道18a、18b、18c和18d都包括一个相应的换流器通道输入22a、22b、22c和22d。控制电路14包括四个控制电路输出14a、14b、14c和14d，每个控制电路输出都电连接到对应的一个换流器通道输入22a、22b、22c和22d上。每个换流器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于具有输出电压的多相ＤＣ／ＤＣ换流器的控制电路，该控制电路包括：　　　　响应代表多个通道的通道电流的多个通道电流信号的换算电路，该换算电路换算多个通道电流信号的值的总和以产生一个或多个换算信号；　　　　至少响应输出电压和参考信号的误差放大器，该误差放大器提供一个输出，该输出至少包括公用误差信号；和　　　　多个脉冲宽度调制电路，每一个都响应公用误差信号、代表平均通道电流的一个或多个信号、多个通道电流信号中的一个、和第二参考信号，以产生多个脉冲宽度调制信号来控制多相ＤＣ／ＤＣ换流器的多个通道。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：米歇尔沃尔特斯，查理斯霍克斯，罗伯特依斯汉姆，
申请(专利权)人：英特赛尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]